从AQS源码看Java多线程是如何同步的

文章开篇，引用面试官对候选人Java锁有关知识理解的评价，从而引出本文的主题——Java的多线程同步机制。笔者接下来将带你一起走近Java并发编程的核心类之一AQS（AbstractQueuedSynchronizer），深入解析其源码，揭秘其在Java多线程同步中的重要作用。相信通过对AQS的深入理解，你将对Java的多线程同步机制有更加深刻的认识。

一、AQS概述

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一个抽象类，提供了用于构建锁和同步器的一个框架。它是Java并发编程的核心类之一，广泛应用于Java的各种并发集合和同步器中，如ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等。

AQS的主要思想是使用一个队列来管理线程对共享资源的访问。当一个线程想要访问共享资源时，它会尝试获取AQS的锁。如果锁被其他线程持有，那么该线程会被加入到队列中等待。当锁被释放后，队列中的第一个线程将获得锁并继续执行。

AQS提供了两种锁的实现方式：公平锁和非公平锁。公平锁保证了线程按照先进先出的顺序获取锁，而非公平锁则允许线程在队列中的位置与获取锁的顺序无关。

二、AQS的源码分析

AQS的源码位于java.util.concurrent.locks包中，该类定义了获取锁、释放锁、尝试获取锁以及其他一些操作的基本方法。

AQS的核心数据结构是一个CLH队列（CLHQueue），CLH队列是一种无锁队列，它使用CAS操作来实现并发访问。

当一个线程想要获取锁时，它会调用AQS的acquire方法。acquire方法首先会尝试使用CAS操作来获取锁。如果锁被其他线程持有，那么该线程会被加入到CLH队列中等待。当锁被释放后，CLH队列中的第一个线程将获得锁并继续执行。

当一个线程释放锁时，它会调用AQS的release方法。release方法首先会检查CLH队列中是否有等待的线程，如果有，那么它将唤醒CLH队列中的第一个线程。

AQS还提供了tryAcquire方法，该方法允许线程尝试获取锁，如果锁被其他线程持有，那么该方法将立即返回false。

三、AQS的使用

AQS可以被用来构建各种各样的锁和同步器。例如，我们可以使用AQS来构建ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等。

ReentrantLock是一个可重入锁，它允许一个线程多次获取同一个锁。ReentrantLock是Java中使用最广泛的锁之一。

Semaphore是一个信号量，它可以用来控制对共享资源的访问。Semaphore可以用来实现生产者-消费者问题和读者-写者问题。

CountDownLatch是一个倒数锁，它可以用来等待多个线程完成任务。CountDownLatch可以用来实现并行任务的同步。

四、总结

AQS是Java并发编程的核心类之一，它提供了用于构建锁和同步器的一个框架。AQS的主要思想是使用一个队列来管理线程对共享资源的访问。AQS可以被用来构建各种各样的锁和同步器，如ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch等。

通过对AQS的源码分析，我们可以深入了解Java是如何实现线程同步的，以及如何使用AQS来构建自己的同步原语。掌握AQS的知识对于理解Java的并发编程至关重要。